实验一PID控制.doc

实验一基于Matlab/Simulink的单回路PID控制系统设计
姓名:梁中贤学号:3120619120 班级:自动化12-1班
一、实验目的
通过本实验,熟悉了解单回路PID(比例-积分-微分)控制系统的构成及工作过程,掌握PID控制器的参数整定方法。
熟悉基于MATLAB/Simulink的过程控制系统仿真设计方法。
根据所得到的控制曲线分析,对控制器参数进行修正,得到最佳的控制效果和控制曲线。
二、实验原理
单回路控制系统是指针对一个被控对象,采用一个控制器来保持某个参数恒定的闭环负反馈控制系统,其控制器只有一个测量输入信号和一个输出执行信号。由于这种控制系统结构简单,性能较好,调试方便等优点,故在工业生产中被广泛使用。
PID控制是最经典、应用最广泛的控制方法,是单回路控制系统主要的控制方法,是其他控制思想的基础。本实验是基于MATLAB/Simulink的过程控制系统PID控制仿真实验。针对被控对象,首先选定控制器的调节规律,在控制器的调节规律已经确定的情况下,控制系统的品质主要决定于控制器参数的整定。
被控对象的传递函数为:
本实验采用的PID控制器传递函数为:
或写成:
有
其中KP、KI、KD分别为比例系数、积分系数和微分系数;TI、TD分别为积分时间常数和微分时间常数;δ为比例度。
控制系统的Simulink仿真图分别如图1、图2所示。
图1 PID控制系统Simulink仿真图1
图2 PID控制系统Simulink仿真图2
根据不同的参数设置,可以得到单纯的比例控制、比例积分控制、比例微分控制以及比例积分微分控制等不同的控制系统。
控制器参数的工程整定实验法,是通过对典型输入响应曲线所得到的特征量,按照动态特性参数法、衰减曲线法、临界比例度法、或经验法中的某一种方法,求得控制器的各个参数,进行工程整定,使系统的性能达到最佳。
三、实验内容
建立如图1,2所示的Simulink仿真系统图。
将PID控制器设置成纯比例控制器,进行仿真,观测系统的相应曲线,分析系统性能;然后调整比例增益,观察相应曲线的变化,